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Quando a IBM ganhou pra não produzir um computador de tiro melhor

Um computador de tiro é essencial para que um navio acerte seu algo, mas e quando a IBM diz que não consegue melhorar o que já existe?

31 semanas atrás

Antes de falarmos da IBM, vamos dar uma voltinha na História, acompanhe e você entenderá como um computador de tiro resolveu um problema de milhares de anos, que afligiu reis, generais, soldados e imperadores.

USS Iowa dizendo oi. (Crédito: US Navy)

Muito cedo na História da Humanidade aprendemos a construir armas cada vez mais sofisticadas, e por muito tempo Roma foi a superpotência tecnológica, com armas de cerco como a Balista, uma espécie de artilharia móvel capaz de atirar um dardo com ponta de metal, pesando mais de 80Kg.

Eles também tinham catapultas capazes de lançar projéteis de pedra de 135Kg, com precisão.

Precisão essa, claro, que dependia da experiência dos operadores. Não havia ainda a Ciência por trás daquelas armas, e não havia uniformidade ou linha de montagem, cada arma era única e dependia de muito treino de seus operadores para aprenderem como ela se comportava.

Representação medieval completamente equivocada de uma balista romana (Crédito: Wikimedia Commons)

Por Séculos as guerras dependeram dessas armas de certo, que tinham pequeno alcance, o que dava uma ilusão de precisão, mas quando passaram a usar pólvora, ficou mais complicado mirar canhões para tiros indiretos. A Ciência da Balística basicamente não existia até Galileu, o consenso geral era que os projéteis tinham uma força chamada “impetus”, e seguiam em linha reta até perder o “ímpetus” e então caíam na vertical.

Galileu demonstrou que na verdade todo projétil lançado de um canhão seguia uma curva, e a distância alcançada variava de acordo com o ângulo. Via experimentação ele descobriu que 45 graus conseguia a maior distância, e isso já ajudou.

Parece óbvio mas demorou pra entendermos a Ciência por trás disso. (Crédito: KHAAANNNNNNN! Academy)

Quando a sociedade industrial conseguiu produzir canhões consistentes e pólvora com controle de qualidade, foi possível padronizar a performance das armas, e miras eram adicionadas, permitindo que o artilheiro escolhesse a distância alterando o ângulo do canhão.

Isso funcionou por bastante tempo, mas no tempo dos navios de madeira os combates eram quase à queima-roupa, e em terra as cargas de cavalaria e formações cerradas faziam os canhões parecerem bem mais eficientes, pois se você atirasse na direção geral do inimigo tinha chance de acertar alguém.

Quando os navios passaram a combater a vários quilômetros entre si, e os alvos em terra ficavam também a quilômetros dos canhões, as miras simples não adiantavam mais.

Não seria uma briga justa. Ao contrário do Americo Vespucci, o USS Independence não tem canhões (Crédito: US Navy)

Nessa mesma época os cientistas e engenheiros aprenderam que muito mais que o ângulo influenciava na trajetória do projétil. Era preciso levar em conta um monte de fatores, como velocidade e direção do vento, velocidade inicial do projétil, peso, umidade do ar, quantidade e tipo de propelente...

A resposta para isso era mais ciência. Depois de muito trabalho os cientistas conseguiram chegar a fórmulas para lidar com todas essas variáveis, mas você está falando de literalmente milhares de permutações, tendo que ser calculadas para cada distância possível. O resultado era uma tabela de tiro, mas isso ocupava um tempo imenso. Grandes avanços na informática foram feitos para resolver esse problema, o ENIAC, o primeiro computador eletrônico dos EUA foi criado para calcular tabelas de tiro.

Parte do ENIAC. Não cabia num navio nem rodava Crysis. (Crédito: US Army)

Agora vamos complicar: Imagine que além dessas variáveis, você está em um navio. Ele está em movimento, seu alvo está em movimento e como o navio balança o ângulo de tiro também é variável. Nenhuma tabela consegue resolver isso, o jeito é calcular na hora, mas como?

Humanos não são rápidos o suficiente, computadores ocupam andares inteiros de prédios. A solução?

Um computador de tiro analógico.

Muito, muito antes do Colossus britânico ou do ENIAC, já havia computadores mecânicos, calculadoras e similares. Da Máquina Diferencia de Charles Babbage, ao Ábaco.

Como eles funcionam? Neste vídeo aqui é extremamente explicado como mecanismos simples podem ser usados para fazer contas, então não vou me aprofundar muito, mas imagine uma engrenagem. Vamos dividi-la em dez partes, de 0 a 9. Cada parte representa uma unidade. Essa engrenagem está conectada a outra com um número diferente de dentes, para que cada vez que a primeira faça uma volta completa, a segunda gire 1/10. Se você marcar a segunda engrenagem da mesma forma, você tem um contador de dezenas e unidades.

Através de engrenagens, pinhões, cremalheiras e diferenciais, você consegue calcular raiz quadrada, seno, cosseno, fazer as quatro operações e muito mais.

Neste vídeo do Techmoan ele demonstra uma CURTA, uma calculadora mecânica dos Anos 50:

O mais lindo nisso tudo é que essas operações não são digitais. São pura matemática, e capazes de resolver problemas bem mais complexos do que a gente imagina.

O mais famoso computador mecânico é o Mecanismo de Antikythera, descoberto em 1901 e datado de provavelmente 100AC. É uma máquina que através de engrenagens e mecanismos simples conseguia calcular a órbita da Lua e dos planetas, prevendo suas posições no futuro. Além disso o mecanismo também conseguia calcular eclipses lunares e solares. É algo sofisticado mesmo pros padrões de fabricação de hoje.

Mecanismo de Antikythera (Crédito: Culture Trip)

Já na Segunda Guerra Mundial, a necessidade era mais terrestre. As Marinhas tinham canhões com alcances imensos, mas era preciso que soubessem aonde estavam atirando. Havia métodos de medir distâncias usando paralaxe, era possível medir a velocidade e direção do inimigo com razoável precisão, mas como calcular tudo isso em tempo real?

No começo da década de 1930 foi criado o primeiro computador de tiro eletromecânico, o Mark 1, projetado pela... Ford Instrument Co. Isso mesmo, a Ford.

O Mark 1 era usado em cruzadores e encouraçados. Ele tinha um monte de manivelas para entrada de dados e era conectado eletricamente às armas do navio, transmitindo para elas a posição, ângulo e ordem de disparo.

Complicadinho eu sei (Crédito: U.S. Navy, Bureau of Naval Personnel)

Quando os dados eram inseridos, o Mark 1 começava a calcular em tempo real a solução de tiro, ou seja, ele ficava sempre travado no alvo. Era possível indicar o desgaste do cano das armas, fator que afeta a performance. Também havia como indicar o tempo da região, e latitude e longitude.

Esses últimos eram importantes pois o Mark 1 também calculava o Efeito Coriolis, um desvio na trajetória causado pela rotação da Terra e variável de acordo com sua latitude.

Ford Mk 1 e seus operadores (Crédito: US Navy)

Em 1935 uma versão nova, o Mark 1A ganhou a capacidade de calcular soluções de tiro incluindo altitude. Ele recebia dados do radar, e calculava aonde atirar, levando em conta a trajetória parabólica dos canhões antiaéreos. Tudo que a tripulação tinha que fazer era alimentar os canhões, o Mark 1 fazia o resto.

O Mark 1 evoluiu bastante, originalmente era um monstro de 1,5 toneladas e consumindo 16Kw de eletricidade, aos poucos ele foi deixando de ser 100% mecânico para se tornar eletrônico, mas ainda analógico. Na Guerra da Coréia já havia equipamentos até especializados, como o Mark 48, especializado em calcular soluções de tiro indireto, para acertar alvos em terra.

De posse das coordenadas e outros dados, num total de 25 variáveis, o Mark 48 calculava o tiro. Observadores avançados em aviões ou em terra reportavam o local aonde o projétil havia caído; esses dados eram inseridos no computador de tiro, o que garantia que o próximo tiro seria em cheio.

Com o passar dos anos os encouraçados foram aposentados, colocados na Frota de Reserva, e esquecidos, mas com a Primeira Guerra do Golfo, em 1990, eles foram tirados da Naftalina, mas ficou a dúvida: Será que os computadores de tiro não estavam mais que ultrapassados? Eles eram tecnologia dos anos 1930, com alguns upgrades.

A Marinha dos EUA contratou a IBM, que havia construído os computadores de tiro para a Ford, e começaram um projeto para identificar as vantagens de trocar os computadores analógicos eletromecânicos por modernos computadores digitais.

A IBM fez um estudo bem extenso, levando em conta precisão, velocidade, compatibilidade e vários outros fatores. Depois de meses e uma boa grana tirada do Tio Sam, veio a decepção: Eles não iriam construir os sucessores do Mark 48. Não valia à pena.

Dados os equipamentos conectados e as variáveis disponíveis, o Mark 48 já atingia a precisão máxima prevista para aquele sistema. Um computador de tiro digital moderno não iria aumentar a eficácia ou a capacidade do navio atingir seu alvo.

Óbvio que hoje em dia, com sistemas como o CIWS/C-RAM a quantidade de cálculos por segundo é imensa, e só computadores digitais conseguem acompanhar por radar os alvos, os próprios tiros e corrigir o modelo em tempo real, mas é sempre reconfortante saber que às vezes problemas complexos possuem soluções simples e perfeitas.

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